과학 이야기

하루 3분 과학 · 21화 · 5-8세 · 4분

풍선 실험으로 알아보는 찌릿한 정전기

풍선 하나만 있으면 신기한 실험을 할 수 있다. 풍선을 머리카락에 대고 십 초 동안 문지르자. 그다음 풍선을 살짝 들어 올려 보자.

머리카락이 풍선 쪽으로 스르르 일어선다. 풍선을 벽에 가까이 대면 벽에도 착 달라붙는다. 손을 떼도 한동안 붙어 있다.

실험이 잘 안 되면 습도를 확인해 보자. 비 오는 날보다 맑고 건조한 날에 더 잘 된다.

이번엔 휴지를 잘게 찢어서 책상에 놓아보자. 문지른 풍선을 살짝 가까이 대 보자. 종잇조각이 폴짝 뛰어올라 풍선에 붙는다.

가볍고 작은 물건일수록 더 잘 끌려온다. 정전기의 힘이 종잇조각의 무게보다 세기 때문이다.

이 현상의 이름은 정전기다. 물건을 서로 문지르면 전자가 이동한다. 전자는 아주 작은 (-) 알갱이다.

머리카락에서 전자가 풍선으로 넘어간다. 그러면 풍선은 (-)를 더 많이 띠게 된다. 머리카락은 반대로 (+)가 남는다.

(+)와 (-)는 서로 끌어당기는 성질이 있다. 그래서 머리카락이 풍선 쪽으로 일어선다. 종잇조각이 붙는 것도 같은 이유다.

벽에 있는 전기도 풍선 쪽으로 살짝 끌려온다. 벽 표면에 (+) 성질이 생긴다. 그래서 (-)를 띤 풍선과 서로 붙는다.

이 원리는 다른 곳에서도 나타난다. 겨울에 스웨터를 벗을 때 따끔한 느낌이 있다. 옷과 몸 사이에서도 전자가 옮겨가기 때문이다.

문 손잡이를 잡을 때 찌릿한 것도 똑같다. 몸에 쌓여 있던 전기가 손잡이로 순간 이동한다. 그 순간 작은 불꽃과 따끔함이 생긴다.

정전기 불꽃은 순간 전압이 꽤 높다. 하지만 흐르는 시간이 극히 짧다. 그래서 따끔하고 말 뿐 몸에 해롭지 않다.

건조기에서 막 꺼낸 옷들이 서로 쩍쩍 붙기도 한다. 옷감끼리 부딪히며 전자가 이리저리 옮겨가서다. 이것도 정전기 때문에 생기는 일이다.

번개도 사실 같은 원리로 생긴다. 구름 속에서 전자가 잔뜩 이동해 쌓인다. 그 전기가 한꺼번에 땅으로 이동하면 번개가 된다.

그런데 이 현상은 겨울에 유난히 잘 일어난다. 공기가 건조하면 전기가 잘 빠져나가지 못한다.

물 분자는 전기를 실어 나르는 능력이 있다. 습한 여름 공기는 전기를 공중으로 슬금슬금 흘려보낸다. 그래서 여름엔 정전기가 잘 안 느껴진다.

건조한 겨울에는 전기가 빠져나갈 길이 없다. 몸과 옷에 전기가 점점 쌓인다. 그래서 겨울에 손끝이 유독 더 찌릿하다.

물건마다 전자를 내어주는 정도도 다르다. 털옷은 전자를 잘 내어주는 편이다. 플라스틱과 고무는 전자를 잘 받아들이는 편이다.

어떤 물건끼리 문질러야 더 잘 붙을까. 털옷과 휴지, 고무풍선을 각각 짝지어 문질러 비교해 보자.

※ 이 글은 위 자료를 바탕으로 생성형 AI가 초안을 쓰고 사람이 확인해 다듬었습니다. 삽화도 AI로 만들었습니다.